Классификация нагрузок и воздействий. Частные коэффициенты безопасности . Нормативные и расчетные значения нагрузок.

Элементы зданий и кон-ций подвергаются 2 видам воздействий:

1)Силы приложенные непосредственно к кон-ции и вызывающие в ее элементах напряжения и деформации.

2)Вынужденная деформация элементов кон-ции вызванная перемещением связей соединяющих их с др.элементами, осадками основания либо собственными деформациями вызывающие реактивные силы.

ɣс –коэф.безопасности по бетону
для ж/б =1,5	для бетонных =1,8
ɣs-коэф. безопасности по арматуре
1,1	S240,S400
1,15	S500 Ø6…22
1,2	S500 Ø4,5 и ≤25
1,25	S540,S800,S1200,S1400
ɣF-коэф.безопасности по нагрузке
1,5-временные	1,35-постоянные
ɣn-коэф.безопасности по назначению
	уникальные объекты
0,95	многоэтажные здания,заводы
0,9	жилые дома,склады

Внешние воздействия: -постоянная нагрузка (собственный вес кон-ции)

-переменная нагрузка (снег,люди)

-длительные

-кратковременные

-особые (взрыв,пожар)

-от физич.природы воздействия (стационарные,статические,динамические)

-знакопеременные(ветер)

-однонаправленные (снег)

Частные коэффициенты безопасности:

ɣ_m- k безопасности по материалу (учитывают непредвиденные изменения прочностных характеристик)

Учет этих коэффициентов гарантирует что 1ое предельное состояние не наступит.

Нормативное значение постоянной нагрузки определяют по нормативной или технической литературе либо путем взвешивания,с последующей статической обработкой. Для расчета берем G_k. G-нагрузка, n-кол-во проб. Если разброс величин невелик в расчете учитывают величину нагрузки не меньше средней. При значительном разбросе учитывают верхние значения нагрузки G_k,inf либо нижние G_k,sup c учетом вариации величины нагрузки Vm.

Нормативное значение переменной нагрузки связано с выявлением средней величины за нормативный период времени. Q-нагрузка,t-время. Определяются непосредственно изменениями за период времени,могут применяться по нормативной литературе,по согласованию с заказчиков (но не должны превышать значений СНиП).

 

 

Нормативные и расчетные сопротивления бетона и арматуры. Классификация сред по условиям эксплуатации.

Прочностные характеристики материалов в пределах назначенных классов не являются постоянными, т.к. прочность бетона изготовленного из одной бетонной смеси может изменяться от формы и размера изделий, от уравнений и сроков твердения,от характера приложения и длительности нагрузки. Для обеспечения требуемой прочности кон-ции необходимо для бетона и арматуры данного класса назначают такие величины расчетного сопротивления,которые в большинстве случаев были бы не ниже возможных фактических сопротивлений бетона и арматуры в кон-ции. Прочностные характеристики определяются по результатам испытания серии эталонов, обработанной по правилам математической статистики и имеющие гарантированную обеспеченность 0,95.

Х0	Отсутствие риска коррозии (t=20^oC,влажность70-75 %, без механических воздействий)
ХС1…ХС4	Элементы подвержены коррозии арматуры в следствии карбонизации защитного слоя и различных уровней влажности. Подвержены 99% конструкций.
ХD1…XD3	Коррозия арматуры в следствии карбонизации слоя под воздействием хлоридов.
XF1…XF4	Коррозия арматуры из-за воздействия отрицательных температур.
XA1…XA3	Агрессивное воздействие химической среды.
XM1…XM3	Воздействия способствующие износу бетона в виде истирания.

 

10.

Совместная работа бетона и стальной арматуры обусловливается выгодным сочетанием физнко-механнческих свойств этих материалов: 1) при твердении бетона между ним и стальной арматурой создают значительные силы сцепления, вследствие чего в железобетонных элементах под нагрузкой оба материала деформируются; 2) плотный бетон (с достаточным содержанием цемента) защищает заключенную в нем стальную арматуру от коррозии, а также предохраняет арматуру от непосредственного действия огня;
3) сталь и бетон обладают близкими по значению температурнымн коэффициентами линейного расширения, поэтому при измененных температуры в пределах 100 °С в обоих материалах возникают несущественные начальные напряжения; скольжения арматуры в 6етоне не наблюдается.

 

Стадия I. При малых нагрузках на элемент напряжения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят преимущественно упругий характер; зависимость между напряжениями и деформациями линейная и эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон сечения треугольные. С увеличением нагрузки на элемент в бетоне растянутой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволинейной, напряжения приближаются к пределу прочности при растяжении. Этим характеризуется конец стадии I. При дальнейшем увеличении нагрузки в бетоне растянутой зоны образуются трещины, наступает новое качественное состояние.
Стадия II. В том месте растянутой зоны, где образовались трещины, растягивающее усилие воспринимается арматурой и участком бетона растянутой зоны над трещиной. В интервалах растянутой зоны между трещинами сцепление арматуры с бетоном сохраняется, и по мере удаления от краев трещин растягивающие напряжения в бетоне увеличиваются, а в арматуре уменьшаются. С дальнейшим увеличением нагрузки на элемент в бетоне сжатой зоны развиваются неупругие деформации, эпюра нормальных напряжений искривляется, а ордината максимального напряжения перемещается с края сечения в его глубину. Конец стадии II характеризуется началом заметных неупругих деформаций в арматуре.
Стадия III, или стадия разрушения. С дальнейшим увеличением нагрузки напряжения в стержневой арматуре достигают физического или условного предела текучести; напряжения в бетоне сжатой зоны под влиянием нарастающего прогиба элемента и сокращения высоты сжатой зоны также достигают временного сопротивления сжатию. Разрушение железобетонного элемента начинается по арматуре растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны

 

 

11.

Балки и плиты – основные виды изгибаемых элементов. Балки – это линейные элементы, для которых h «l» b (l– длина, b×h –размеры поперечного сечения).поперечные сечения балок – прямоугольное, тавровое с полкой вверху или внизу, трапециевидные. Высота балок изменяется в зависимости от нагрузки и составляет ⅛- , сечения балок принимают кратной 50 мм, если она не более 600 ммм, и кратной 100 мм при большей высоте. Ширину балок назначают (0,3-0,5)·h. Плиты – плоские элементы, для которых b» h «l.Наименьшая толщина плиты принимается по расчету, кратной 1мм, но не менее 40 мм для покрытий и 25-35 мм для межэтажных перекрытий. Минимальная толщина сборных плит – 25-35 мм.Балки и плиты являются составными элементами многих железобетонных конструкций, в первую очередь плоских перекрытий. Балки могут иметь самое различное поперечное сечение. Плиты могут быть сплошными, а также ребристыми или пустотелыми.

Железобетонные балки: а – поперечные сечения железобетонных балок; б – пример армирования балки сварными каркасами;

1- рабочая арматура; 2 – монтажная арматура; 3 – поперечная арматура

В балках продольная рабочая арматура служит для восприятия растягивающих усилий, возникающих от действия изгибающего момента М, поперечная арматура (поперечные стержни, открытые или замкнутые хомуты) – для восприятия вместе с бетоном поперечной силы Q, монтажная арматура – для крепления поперечной арматуры и для создания пространственного арматурного каркаса. Каркасы чаще всего бывают сварными, иногда вязаными. В узких балках (при b<l50 мм) применяют один сварной каркас, в широких – несколько, которые объединяют в пространственный путем установки соединительных стержней. Для экономии арматуры часть продольных стержней можно не доводить до опоры, но при b>150 мм не менее двух стержней должно доходить до опоры. Продольные стержни диаметром d= 10-40 мм размещают в растянутой зоне в 1-2 ряда с зазорами не менее d для удобства укладки бетона, а такжене менее 25 мм для верхних стержней или 30 мм для нижних. В некоторых случаях эти зазоры приходится увеличивать до 50 мм (если нижние стержни расположены по высоте более чем в два ряда или же если при бетонировании стержни находятся не в горизонтальном, а в вертикальном положении). При высоте сечения балки h>700 мм у боковых граней следует устанавливать продольные стержни d=10-12 мм через каждые 400 мм по высоте сечения. Площадь сечения продольной рабочей арматуры определяют расчетом; она должна составлять не менее μ=0,05% от площади сечения бетона. В балках предусматривают также поперечную арматуру, охватывающую крайние продольные стержни. При этом расстояние между поперечными стержнями у каждой поверхности элемента должно быть не более 2b и не более 500 мм. Расстояние между вертикальными поперечными стержнями в элементах, не имеющих отогнутой арматуры, принимают по расчету, однако с учетом следующих конструктивных ограничений:

на приопорных участках длиной ¼ пролета при равномерной нагрузке и высоте сечения h≤450 мм указанное расстояние принимается не более h/2 и не более 150 мм;

при большей высоте сечения – не более h/3 и не более 500 мм;

на остальной части пролета при высоте сечения h>300 мм расстояние между поперечными стержнями может быть увеличено до 0,75h, но не более чем до 500 мм.

Плиты армируют сетками, у которых арматура одного направления – рабочая, а другого – монтажная. Рабочая арматура воспринимает растягивающие усилия от изгибающего момента М, монтажная служит для связи рабочих стержней, а также для распределения сосредоточенных нагрузок, для сдерживания температурных и усадочных деформаций и т. п. В многопролетных плитах сетки в соответствии с эпюрой М размещают в пролетах снизу, а на опорах – сверху. Рабочие стержни диаметром d=3-10 мм размещают с шагом 100—200 мм, а поперечные стержни – с шагом 250-350 мм.

 

12.

Расчет ж/б конструкций по прочности сечений нормальных к продольной оси элементов имеющих простую симметричную форму с арматурой сосредоточенной у наиболее растянутой и сжатой грани и усилиями действующими в плоскости симметрии элемента выполненного из бетона не более С_50/60 Допускается производить по предельным усилиям с использованием уравнений равновесия.

Учитываются предпосылки:

Растянутый бетон из расчета исключается.

Соблюдается гипотеза плоских сечений.

Фактическая эпюра напряжений в сжатом бетоне заменяется прямоуг. Равной площади с ординатой равной расчетному сопротивлению бетона.

Предельное усилие в растянутой арматуре определяется при напряж. равных расчетному сопротивлению.

Предельное усилие в арматуре сжатой зоны принимаем равным расчетному сопротивлению, но не более чем напряжение соотв. относ деформ. бетона при сжатии.

Закон Гука: E=σ/Ɛ

Прочность конструкции определяется предельными усилиями в сжатом бетоне и растянутой арматуре при высоте сжатой зоны с предельной и предельными усилиями в сжатом бетоне и арматуре если высота сжатой зоны>предельной

ξ_cm=x_k/d_k

ξ≤ξ_lim – пластическое разрушение

ξ>ξ_lim – хрупкое разрушение